Fizikantët janë të mahnitur nga ky material magnetik që ‘ngrin’ kur nxehet

Kur materialet magnetike të çrregullta ftohen në temperaturën e duhur, ndodh diçka interesante. Rrotullimet e atomeve të tyre ‘ngrijnë’ dhe mbyllen në vend në një model statik, duke shfaqur sjellje bashkëpunuese që zakonisht nuk shfaqet.

Tani për herë të parë, fizikantët kanë parë të kundërtën. Kur nxehet në mënyrë të pjesshme, elementi magnetik neodymium që ndodh natyrshëm ngrin, duke i kthyer të gjitha pritjet tona të turbullta.

“Sjellja magnetike në neodymium që ne vëzhguam është në fakt e kundërta e asaj që ndodh “normalisht”, tha fizikani Alexander Khajetoorians nga Universiteti Radboud në Holandë.

“Është mjaft kundërintuitive, si uji që bëhet një kub akulli kur nxehet.”

Në një material ferromagnetik konvencional, siç është hekuri, rrotullimet magnetike të atomeve të gjitha rreshtohen në të njëjtin drejtim; pra, polet e tyre magnetike veriore dhe jugore janë të orientuara në të njëjtën mënyrë në hapësirën tredimensionale.

Por në disa materiale, të tilla si disa lidhje bakri dhe hekuri, rrotullimet janë mjaft të rastësishme. Kjo gjendje është ajo që njihet si gotë rrotulluese.

Ju mund të jeni duke menduar “por neodimiumi është i njohur për prodhimin e magneteve të shkëlqyer” dhe do të kishit të drejtë… por ai duhet të përzihet me hekur në mënyrë që rrotullimet të rreshtohen. Neodymium i pastër nuk sillet si magnetët e tjerë; Ishte vetëm dy vjet më parë që fizikantët përcaktuan se ky material në fakt përshkruhet më së miri si një gotë rrotulluese e vetë-induktuar.

Tani, me sa duket, neodymium është edhe më i çuditshëm nga sa mendonim.

Kur ngrohni një material, rritja e temperaturës rrit energjinë në atë material. Në rastin e magneteve, kjo rrit lëvizjen e rrotullimeve. Por ndodh edhe e kundërta: kur ftohni një magnet, rrotullimet ngadalësohen.

Për gotat me rrotullim, temperatura e ngrirjes është pika në të cilën qelqi rrotullues sillet më shumë si një ferromagnet konvencional.

Të udhëhequr nga fizikani Benjamin Verlhac i Universitetit Radboud, një ekip shkencëtarësh donte të hetonte se si sillet neodymiumi nën temperaturat e ndryshueshme. Interesante, ata zbuluan se ngritja e temperaturës së neodymiumit nga -268 gradë Celsius në -265 gradë Celsius (-450.4 në -445 Fahrenheit) shkaktoi gjendjen e ngrirjes që zakonisht shihet kur ftohni një gotë rrotulluese.

Kur shkencëtarët ftohën neodymiumin përsëri, rrotullimet ranë përsëri në rrëmujë.

Është e paqartë pse ndodh kjo, pasi është shumë e rrallë që një material natyror të sillet në mënyrë ‘të gabuar’, në kundërshtim me mënyrën se si sillen të gjitha materialet e tjera të këtij lloji. Megjithatë, shkencëtarët besojnë se mund të ketë të bëjë me një fenomen të quajtur frustrim.

Kjo është kur një material nuk është në gjendje të arrijë një gjendje të rregulluar, duke rezultuar në një gjendje bazë të çrregullt, siç shohim në gotat me rrotullim.

Është e mundur, thanë studiuesit, që neodimiumi të ketë korrelacione të caktuara në gjendjen e tij të qelqit rrotullues që varen nga temperatura. Rritja e temperaturës i dobëson këto, dhe gjithashtu zhgënjimin, duke lejuar që rrotullimet të vendosen në një shtrirje.

Hetimi i mëtejshëm mund të zbulojë mekanizmin pas kësaj sjelljeje të çuditshme në të cilën rendi del nga çrregullimi me shtimin e energjisë; Studiuesit vërejnë se kjo ka implikime që shkojnë shumë përtej fizikës.

“Kjo ‘ngrirje’ e modelit nuk ndodh normalisht në materialin magnetik,” shpjegoi Khajetoorians.

“Nëse përfundimisht mund të modelojmë se si sillen këto materiale, kjo gjithashtu mund të ekstrapolohet në sjelljen e një game të gjerë materialesh të tjera.”